MAEND4300 Fluid dynamics and computational methods Course description

Emnet skal gi studentene kunnskaper om noen grunnleggende emner i fluidmekanikk og massetransport, samt gode ferdigheter i beregning av strømningstekniske problem koblet med varme- og massetransport. For å løse realistiske problemstillinger må numeriske metoder (datamaskiner) benyttes. Emnet gir en innføring i numeriske metoder for naturvitenskaplige fag, og fokuserer spesielt på numerisk løsning av koblede varme- og strømningstekniske problemer inkludert massetransport.

Ingen ut over opptakskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten har inngående kunnskap om

• ulike typer strømning og deres egenskaper
• kontinuitetslikningen
• energiligninger for mekanisk og termisk energi, med tilhørende tapsledd
• Navier-Stokes ligninger for beregning av hastighetsfelt
• sentrale begreper og sammenhenger for beregning av massetransport
• numerisk løsning av differensiallikninger basert på Finite Volume metoden

Ferdigheter

Studenten kan

• regne med vektoralgebraiske uttrykk som curl og divergens
• gjøre enkle beregninger ved Eulers likning
• beregne strømfunksjoner i ulike strømninger
• beregne potensialfunksjoner i hvirvelfri strømning
• beregne trykktap og massestrømmer for isoterm strømning
• beregne konsentrasjonsfelt for komponenter i en blanding av flere stoffer
• løse enkle diffusjons- og adveksjonsproblemer (f.eks. varmetransport) ved å lage egne programkoder med et egnet programmeringsspråk (MATLAB)
• bruke kommersiell programvare for løsning av CFD (Computational Fluid Dynamics) problemer (STAR-CCM+)

Generell kompetanse

Studenten kan

• for et gitt problem analysere om en numerisk eller analytisk løsningsmetode er hensiktsmessig
• løse sammensatte problem ved å kombinere termodynamikk, varme- og massetransport og strømningsteknikk
• kommunisere med naturvitere om temaer knyttet til termodynamikk, varme- og massetransport
• kommunisere godt med spesialister innen CFD-simuleringer

Forelesninger, dataøvinger og regneøvinger.

Ingen

Eksamensform: Individuell skriftlig eksamen på tre timer.

Sensorordning: En intern sensor. Ekstern sensur brukes jevnlig.

Eksamensresultat kan påklages. Ved eventuell ny og utsatt individuell skriftlig eksamen kan muntlig eksamensform bli benyttet. Hvis muntlig eksamen benyttes til ny og utsatt eksamen, kan denne ikke påklages.

Hjelpemidler

Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst. Dersom kalkulatoren har mulighet for lagring i internminnet skal minnet være slettet før eksamen. Stikkprøver kan foretas.

Vurderingsuttrykk

I forbindelse med avsluttende vurdering benyttes en karakterskala fra A til E for bestått (A er høyeste karakter og E er laveste) og F for ikke bestått.

Pensumliste

Totalt 700 sider.

Cengel, Y. A, Cimbala, J. M. (2014). Fluid Mechanics . Fundamentals and Applications (Third edition in SI units). New York: McGraw-Hill (kap. 1, 4, 5, 6, 8.1-8.6, 9, 10.1-10.4, 11.1-11.7) (300 sider).

Cengel, Y. A., Ghajar, A. J. (2015). Heat and Mass Transfer. Fundamentals and Applications. (Fifth edition in SI units). New York: McGraw-Hill (kap. 5, 14) (100 sider).

H. Versteeg, W. Malalasekera, W. (2007). An introduction to Computational Fluid Dynamics, the Finite Volume Method, (Second edition). New York: Pearson (kap. 1 - 7) (200 sider).

Lysebo, M. (2011). Introduksjon til MATLAB (50 sider).

Rian, K. E. (2003). Forelesningskompendium i Numerisk Varme- og Strømningsteknikk (50 sider).